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Einflügelwindmotor mit im wesentlichen vertikaler Drehachse Einflügelwindmotoren
mit im wesentlichen vertikaler Achse sind bekanntgeworden. Bei solchen Anordnungen
wird das obere Ende,des Drehflügels während cf,cs Umlaufes zwecks Aufnahme- der
wechselnden horizontalen Luftkräfte durch eine Seilabspannung zur Erde festgehalten.
Eine-Ausführungsart des Einflügelwindmotors mit geneigtem Drehflügel unter Anwendung
einer Seilabspannung ist z. B. so ausgebildet, daß der. Drehflügel auf dem Kurbelzapfen
einer vertikalen Kurbelwelle ruht. Das zur Einstellung des Drehflügels erforderliche
Übersetzungsverhältnis von t : a wird dabei dure'h ein Steuerrad und ein damit im
Eingriff befindliches Taumelrad bewerkstelligt. Hierbei erfolgt die Verstellung
des Steuerrades gegenüber der Windfahne durch ein mit einem Servomotor verbundenes
Schneckengetriebe, welches die Betriebs- und die Außerbetriebsstellung des Windmotors
durch den Winddruck und die Windrichtung vollautomatisch regelt. Bei einer. anderen
Ausführungsart des Einflügelwindmotors ruht das untere Ende des Drehflügels auf
dem Gelenkteil einer vertikalen Abtriebswelle. Die Einstellung des Drehflügel, geschieht
hierbei durch drei am oberen Ende des Drehflügels im Eingriff befindliche Stirnräder.
In diesem. Falle wird ein mit einer Windfahne verbundenes Steuerrad, ein Zwischenrad
und ein Taumelrad mit einem Übersetzungsverhältnis i : z verwandt. -Eine Seilabspannung
zur Erde ist auch hierbei zur Aufnahme der wechselnden -horizontalen Luftkräfte
am Drehflügel vorgesehen.
Diesen Ausführungsarten haften jedoch
beträchtliche Mängel an. Einmal ergeben die während des Umlaufes auftretenden Luftkräfte
Schwingungen .in den Abspannseilen, zum anderen gefährden eventuelle Seilbrüche
das ganze Bauwerk. Ein weiterer Nachteil ist darin zu erblicken, daß der Platzbedarf,
besonders bei kleinem Neigungswinkel der Abspannseile, ein bedeutender ist. Große
Neigungswinkel zur Erzielung eines geringeren Platzbedarfes sind, da sie die Vertikalbelastung
vergrößern; nicht ratsam. Schließlich ist einerseits die Anwendung eines Servomotors
umständlich und andererseits ein. sehr hoch liegendes Triebwerk zur Steuerung des
Drehflügels schlecht zugänglich. Alle geschilderten Nachteile lassen sich durch
vorliegende Erfindung eines Einflügelwindmotors ohne Abspannseile vermeiden.
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Bei dem Einflügelwindmotor gemäß der Erfindung, welcher grundsätzlich
keine Einrichtung zur Regelung der Drehzahl besitzt, sollen nur solche Arbeitsnnaschinen
Verwendung finden, deren Wirkungsweise von der Drehzahl unabhängig ist. Der Einflügelwindmotor
isst dadurch gekennzeichnet, daß der Drehflügel mit seinem unteren Ende auf einem
Längslager der ihn tragenden Flügeldrehachse drehbar gelagert ist, die ihrerseits
auf einem Stützlager eines den Windmotor tragenden Bockgestelles oder Maschinenhauses
axial abgestützt und gelagert ist, wobei (las untere Ende der um die Höhe der Tragkonstruktion
nach unten verlängerten Flügeldrehachse mit dem Kurbelarm der tiefliegenden Kurbelwellle
drehfest, jedoch axial verschieblich verbunden ist. Zur Erläuterung der Beschreibung
dienen die Abb. i bis 6 der Zeichnung.
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Abb. i stellt den Gesamtaufbau des Einflügelwindmotors dar: Abb. 2
gibt eine Draufsicht der Anlage wieder; Abb. 3 stellt einen Axialsdhnitt durch das
Dreiradgetriebe dar Abb. 4. zeigt die Dreh#lügelstellungen I bis IV und die Stellung
der Windfahne während des Umlaufes; Abb.5 zeigt die Stellung des Drehflügels zur
Windfahne während der Ruhestellung; Abb. 6 gibt die Anordnung der . selbsttätigen
Staudruckanlage zur Außerbetriebsetzung bei höchstzulässiger Windgeschwindigkeit
wieder.
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Erfindungsgemäß ruht nach Abb. i und 2 die leicht geneigte Flügeldrehachse
i auf einem auf der Spitze eines Bockgestelles 2 angeordneten Stützlager 3. Die
Höhe des Stützlagers über der Erde möge beispielsweise ein Drittel der Höhe des
Windmotors betragen. Die Flügeldrehachse führt infolge ihrer Verbindung mit dem
Kurbelarm 5 eine peildelnde' Drehung aus, und zwar so, daß der unter und über dem
Stützlager4-#efindliehe Teil beim Umlauf je einen Kegel beschreibt, deren -Spitzenwinkel
durch die Länge des Kurbelarmes einer im Furndament gelagerten vertikalen Kurbelwelle
4 bestimmt wird. Das untere Ende der Flügeldrehachse ist drehfest, jedoch axial
verschieblich mit dem Kurbelarm 5, der Kurbelwelle verbunden. Auf dem oberen Teil
der Flügeldrehachse ist nach Abb. 3 der Drehflügel 6 gelagert und auf ein an der
Flügeldrehachse befestigtes Längslager 7 gestellt. Da für die Flügeldrehachse
i nur ein Stützlager in Wälzlageranordnung einen geringen Reibungsverlust verbürgt,
ruht sie mit einem fest angebrachten Nabenteil8 auf einer kegelförmig ausgebildeten
Ringlaufbahn g eines besonderen Laufringes io, der als Oberteil eines Längslagers
ii wirkt und sich auf einem Lagergehäuse i2 abstützt. Zur Kompensierung der während
des Umlaufes auftretenden Fliehkräfte der Flügeldrehachse i und des Drohflügels
6 dienen Gegengewichte 13, 14 die am oberen Ende der Flügeldrehachse und auf der
entgegengesetzten Seite des unteren Kurbelarmes 5 auf Haltearmen 15, 16 befestigt
sind. Der Haltearm 15 des oberen Gegengewichtes ist in an und für sich bekannter
Weise als Drillspindel mit Rückholfeder 17 ausgebildet und mit der Flügeldrehachse
starr verbunden. Dieses Gegengewicht ist alis linsenförmige Stauscheibe gedacht
und nimmt in der Ruhestellung eine vertikale Lage ein. Es wird schon bei den ersten
Umläufen unter der Fliehkraftwirkung auf der Drillspindel nach außen verschoben,
dabei um go° gedreht und so in eine Lage geringsten Luftwiderstandes gebracht. Die
Anordnung des Gegengewichtes in vertikaler Stellung gewährleistet bei Aufkommen
des Windes die Entstehung eines geringen Drehmomentes an der Flügeldrehachse bezüglich
Stützlagermitte, welches genügt, den bei einem Einflügelwindmotor in rückläufiger
Lage des Drehflügels bei laminarer Windströmung vorhandenen Totpunkt zu überwinden.
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Was die Anordnung des Flügelsteuerungsgetriebes anbetrifft, so ist
nach Abb.3 erfindungsgemäß ein hei derartigen Einflügelmotoren an sich bekanntes,
den Windfahnenarm 18 mit Windfahne ig tragendes Steuerrad 2o mit Außenverzahnung
unmittelbar um das Stützlager i2 herum so angeordnet, daß sich das Steuerrad durch
die Wirkung der Windfahne stets mit der Windrichtung verstellen läßt. Das sogenannte
Taumelrad 21 mit Innenverzahnung ist am unteren Ende des Drehflügels 6 befestigt
und erhält die doppelte Zähnezahl wie diejenige des Steuerrades 2o. Steuerrad und
Taumelrad sind miteinander durch ein Zwischenrats 22, welches profilierte Stiftzähne
23 besitzt, so verbunden, daß die Stiftzähne sich sowohl mit dem Steuerrad 2o als
auch mit dem Taumelrad 21 im Eingriff ,befirnien. Das Zwischenrad lagert drehbar
auf einer Exzenterscheibe 24, die an der Nal>e 8 des Stützlagers mit der Flügeldrehachse
umläuft. Die Zähnezahl des Zwischenrades stellt jeweils das arithmetische Mittel
-der Zähnezahl des Steuerrades und des Taunielrades dar. Das derart ausgebildete
Dreiradgetriebeermöglicht nach Abb. 4 und 5 das Zustandekommen der Drehflügelstellungen
I, II, 111 und IV sowie die AuBerbetriebstellung V. Letztere wird erzielt
durch die Verdrehung des Steuerrades gegen die Windfahne um go°.
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Die Wirkungsweise des Einflügelwindmotors ist folgende: Der Schwerpunkt
des auf den Drehflügel von _S-förmigeln Profil wirkenden Winddruckes
erzeugt
beim Umlauf durch seinen Abstand von der Mittelsenkrechten des Windmotors ein Drehmoment,
welches je nach Größe des Anstellungswinkels des Drehflügels von Null bis zu einem
Maximum ansteigt. Dieses in der Größe wechselnde Drehmoment wird auf die Flügeldrehachse
übertragen. Sollte sich der Drehflügel beim Anlauf im Punkt I befinden, so erfolgt,
wie schon erwähnt, kein Anlauf. In diesem Falle kommt die vertikal gestellte Stauscheibe
13 als Startmittel zur Geltung. Bei turbulenter Strömung läuft der Einflügelwindmotor-
jedoch auch ohne die Wirkung der Stauscheibe an.
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In Abb. 6 ist die Einrichtung zur Außerbetriebsetzung dargestellt.
Das Steuerrad 2o ist mit dem Windfahnenarm 18 nicht fest, sondern um 9o° verstel"lbar
verbunden. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Windfahnenarm durch eine vorgespannte
Rückholfeder 25, die zwischen Steuerrad und Windfahnenarm eingesetzt ist, stets
die Neigung hat, den Windmotor außer Betrieb zu setzen. Dies Bestreben wird durch
eine mater dem Einfluß einer Druckfeder 26 stehende Sperrklinke 27, die hinter einen
Nocken 28 am Steuerrad greift, verhindert. Die Sperrklinke ist doppelarmig ausgeführt
und trägt am entgegengesetzten Ende eine Stauscheibe 29. Überschreitet der Winddruck
die vorgesehene Größe, so gleitet die Sperrklinke 27 am Nocken 28 vorbei, während
die Rückholfeder 25 die Verstellung um 9o° zwischen Steuerrad und Windfahne bewirkt.
Die Außerbetriebsetzu.ng des Einflügelwindmotors kann auf diese Weise bei höchster
Drehzahl in kürzester Zeit durchgeführt werden. Das Wiedereinrücken dieser Einrichtung
kann entweder von Hand aus oder bei größeren Anlagen auf hydraulischem Wege -in
bekannter nicht dargestellter Weise durch ein beliebiges Druckmittel,- das auf einen
Arbeitskolben geleitet wird, erreicht werden. Diese Anordnung ist dann so zu treffen,
daß der Arbeitskolben die Rückholfeder 25 so stark spannt, daß sich die Sperrklinke
27 wieder hinter den Nocken 28 legt.